电气节能技术工程设计论文

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电气节能技术工程设计论文

一、电气节能技术概述

电气节能技术主要从电力系统节能、照明系统节能、电子设备节能这三大部分考虑。对于一个石油化工企业来说,电气设备占据着大部分生产线,所以电力系统节能是整个电气节能中的重点。照明系统节能、电子设备节能(大规模集成电路、电动机驱动)控制也不容小觑。电气节能需要满足如下三个原则:首先要满足生产设备的基本功能,保证生产设备的安全性和可靠性。在兼顾生产技术性能的前提下才会考虑降低能耗,提高生产的经济指标;其次要满足经济性要求,应考虑节能和投资回收期;最后的原则要从节能的观点着手,同时考虑能源节约和环境保护两大方面。

二、电气节能技术在石化企业工程设计中的应用

1电力系统节能

电力系统节能要从变压器选型、系统功率因素提高、线路功率损耗、减少高次谐波这四个方面论述:

1.1变压器选型。

变压器是在电力系统中是较为常用且较为普遍的电气设备,尤其在石化企业中,大量的变压器投入使用。7×24小时运行,其消耗电能量也是相当之大。通常我们在选择变压器时,需要根据变压器的负载率这一指标来进行选择。Pf是变压器的额定负载有功损耗;Qf是变压器的额定负载漏磁功率;β是变压器的负载率;Ud%是短路电压的百分比值。当变压器的负载率β处于40%~60%之间的时候,可以使得变压器的额定负载有功损耗PL取得极小值,那么我们在实际选择变压器时,应尽量使得其负载率处于40%~60%之间。另外,为了提高石化企业的经济效益,减少生产过程中的能源消耗,建议在工程设计的时候对变压器的选择采用国家新型的、高效节能的产品。

1.2系统功率因数的提高。

在电力系统中,功率因数占据着举足轻重的地位。如果能够提高功率因数,那么就意味着能源的利用率会得以提高,同时生产和电力成本、线路电压都会相应减少,而设备的利用率会大大改善。石化企业就会以最小的投资得到最大的经济收益。大多数用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ,其计算公式为:cos()//()1/222PSPPQ在实际运转的电网中,功率因数cosφ反映了电源输出的视在功率的利用率,cosφ是一个大于0小于1的数,那么,当电气系统的功率因素无限趋向于1时,电路中的无功功率就越小,意味着视在功率的利用率越高,从而电能输送的功率就越大,这样就可以通过提高功率因素来降低电路损耗。一般的,功率因数有两种方式来提高,分别是自然提高和人工补偿。自然提高功率因数比较简单,主要是电动机的选型上,选择合适的电动机和变压器,避免电机的空载运行。第二种人工补偿方式主要采用同步电动机补偿、动态无功功率补偿、并联电容器补偿的方式。

1.3减少线路的功率损耗。

根据公式P=I2R可知,只要电流经过有电阻的介质就会产生能量消耗。那么在一个大的工程中,有成百上千的设备以及设备线路,减少线路的功率损耗对于电气节能的贡献是相当可观的。根据R=ρL/S可以得出,在工程设计中应当合理地设计电气线路的走向,减少线路的长度L以及合理地选择线路的粗细S能够有效地降低线路损耗。

1.4降低高次谐波。

在我国使用的交流电的频率为50Hz,当正弦波受到外界干扰时就会发生畸变,畸变越严重,高次谐波分量越大,基波的分量越小。在具有高次谐波电压和电流的电网系统中,对电动机的正常运行起作用的仅是电网的电压和电流的基波部分,而系统中的高次谐波电流和电压部分,则只能产生有功损耗和额外的无功损耗。同时,高次谐波会产生过电压、过电流直接影响到工作的可靠性。解决电网高次谐波主要是采用无源滤波技术(电容、电感组成的滤波器吸收高次谐波)和有源滤波技术(由先进的电子控制和电力电子设备组成,通过探测系统瞬间的畸变波形,并产生与之相反的畸变波形与其抵消,从而输出标准的正弦波)。

2稳定电压节能

稳定供电电压至额定电压,系统供电效率最高。电压的不稳定,高电压和低电压都不能形成高效供电。绝大多数的用电设备,它在额定电压工况下效率最高。如果供电电压高于额定电压,就会产生过高的空载电流,造成能源的浪费。如果供电电压低于额定电压,负载不变时就会产生过大的负载电流,造成线损的增加,也会造成能源的浪费。要选择合适的供电电压,如果压力变化过大,可使用带有有载调节开关的变压器。

3照明系统节能

在满足正常照明需求的前提下,优先选取发光效率高、能源消耗小的节能灯、电磁感应灯、LED灯等。这些灯的寿命长、能耗小,可以满足节能的要求。在我国,电网的标准电压是220V,但是存在一个电压的-10%~-7%的电压偏差。过高的电压经过照明系统会产生大量的热量,同时也会影响到照明设备的寿命。通过控制照明系统中回路电压,能够起到节约用电和延长照明设备使用寿命的功能。

4电子设备节能

在石化企业中,电子设备节能主要包含工作计算机、打印机、复印机的节能和工业使用的PID控制系统节能。在日常工作中,企业的每一位员工需要养成顺手关闭计算机显示器、下班后关闭计算机的习惯,在使用操作系统时尽量设置为省电模式。另外打印机、复印机在不使用的时候选择待机或直接关机减少耗电量。工业使用PID控制系统设计时选择低功耗的模块。

三、结语

在能源紧张的今天,各行各业都在忙于节能减排。对于石油化工企业而言,电气节能是一项重要工作。希望通过在工程设计之初充分考虑电气节能的各个方面,有效地降低电气能源消耗成本,给石化企业带来更多的经济效益,这有助于企业的发展。

作者:毕利媛 潘亮 单位:惠生工程有限公司河南化工设计院分公司 河南省纺织建筑设计院有限公司